一种基于负极控制的充电检测电路的制作方法

1.本实用新型涉及光伏充电技术领域，尤其涉及一种基于负极控制的充电检测电路。

背景技术：

2.太阳能是大自然赐予的一种取之不尽、用之不竭、无污染的绿能源，但它具有随机性、间歇性的特点。
3.太阳能供电系统由太阳能电池组件、太阳能控制器、蓄电池(组)组成。按实际需要还可以配置逆变器。太阳能是一种干净的可再生的新能源，在人们生活、工作中有广泛的作用，其中之一就是将太阳能转换为电能，太阳能发电分为光热发电和光伏发电。通常说的太阳能发电指的是太阳能光伏发电，具有无动部件、无噪声、无污染、可靠性高等特点，在偏远地区的通信供电系统中有极好的应用前景。
4.在光伏充电电路中，由于将开关设置在充电接口的正极，mos驱动电路较为复杂，要求充电接口正极的电流不能太大否则会烧毁mos管，且利用mos管关断充电接口的正极，控制成本较高。因此，设计了负极控制，但在充电时无法检测光伏电压的存在，即无法准确检测充电接口是否与充电设备断开。而若在负极开关控制中采用传统的运放电路进行充电检测，则成本高昂。

技术实现要素：

5.本实用新型提供一种基于负极控制的充电检测电路，解决了现有的光伏充电电路负极控制的设备充电状态检测难度高，成本高、电路复杂的技术问题。
6.为解决以上技术问题，本实用新型提供一种基于负极控制的充电检测电路，包括光伏板和充电接口，所述光伏板的正极端与所述充电接口的正极连接；还包括开关电路、电压检测电路、控制电路、接口检测电路和主控模块，所述电压检测电路与所述充电接口，其反馈端与所述主控模块连接；所述开关电路串联在所述光伏板的负极端和所述充电接口的负极之间，其信号端与所述光伏板的正极端、控制电路连接；所述控制电路与所述光伏板的正极端、所述接口检测电路连接；所述接口检测电路与所述主控模块连接；
7.当充电设备完成充电后，电压检测电路将所述充电设备的当前电压反馈到主控模块；所述主控模块驱动所述控制电路导通短路所述开关电路，断开电源输出，并驱动所述接口检测电路检测光伏板的输出状态并反馈到主控模块。
8.在进一步的实施方案中，所述开关电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一二极管和第一开关管，当所述第一开关管为n沟道mos管时：
9.所述第一开关管的栅极通过所述第二电阻、第一电阻与正极端连接，漏极与充电接口的负极连接，源极与负极端连接；所述第三电阻一端与所述第一开关管的栅极，另一端与负极端连接；所述第一二极管与所述第三电阻并联。
10.本方案采用nmos管作为主回路大电流开关，具有内阻小、压降低的特点。且nmos管
放置在负端，降低了驱动开关控制难度。
11.在进一步的实施方案中，所述控制电路包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、光耦合器和第二开关管，当所述第二开关管为n沟道mos管时：
12.所述第二开关管的栅极通过所述第五电阻与所述主控模块连接、通过所述第六电阻与充电接口的负极连接，源极与充电接口的负极、所述接口检测电路连接，漏极与所述光耦合器的2脚连接；所述光耦合器的1脚与正极端连接，3脚与负极端、所述接口检测电路连接，4脚接入所述第一电阻、第二电阻之间。
13.本方案设计与第一开关管共电源端的光耦合器，在检测到充电设备完成充电时，驱动第二开关管，进而导通光耦合器，从而短路第一开关管的栅极，以关断第一开关管关闭充电。
14.在进一步的实施方案中，所述接口检测电路包括第七电阻、第八电阻、第二二极管、第三二极管，所述第七电阻的一端与所述主控模块的电源端连接，另一端与所述主控模块的检测端、所述第八电阻的一端和所述第二二极管的负极连接；所述第二二极管的正极与所述控制电路连接；所述第三二极管的正极与所述第八电阻的另一端连接，负极与所述控制电路连接。
15.本方案根据分压检测原理，将第八电阻通过第三二极管接入控制电路(即光耦合器的3脚)，在充电设备充满电后，通过接入光耦合器的3脚，此时第三二极管被拉入负压，通过分析从检测端获取到的检测电压，即可判断电路的充电状态(即是否处于充电设备充满电但光伏板还在输出的状态)，从而执行光伏板输出断开控制等操作，电路简单、高效，成本低廉。
16.在进一步的实施方案中，所述电压检测电路包括第九电阻、第十电阻、第十一电阻和第一电容，所述第九电阻的一端接入所述光伏板的正极端与所述充电接口的正极之间，另一端通过所述第十电阻与所述充电接口的负极连接；所述第十一电阻的一端接入所述第九电阻与所述第十电阻之间，另一端与所述主控模块连接、还通过所述第一电容接地。
17.在进一步的实施方案中，本实用新型还包括防反接电路，所述防反接电路包括第十二电阻、第十三电阻、第四二极管和第三开关管，当所述第三开关管为n沟道mos管时：
18.所述第十二电阻的一端与所述光伏板的正极端连接，另一端与所述第三开关管的栅极连接；所述第四二极管的负极与所述第三开关管的栅极连接，正极与所述第三开关管的源极连接；所述第十三电阻和所述第四二极管并联；所述第三开关管的漏极与所述光伏板的负极端连接。
19.在进一步的实施方案中，所述主控模块包括mcu。
20.在进一步的实施方案中，所述光耦合器为四脚光电耦合器。
附图说明
21.图1是本实用新型实施例提供的一种基于负极控制的充电检测电路的硬件电路图；
22.其中：开关电路1、电压检测电路2、控制电路3、接口检测电路4、防反接电路5；
23.第一电阻r1～第十三电阻r13，第一电容c1，第一开关管q1～第三开关管q3，光耦合器u1，第一二极管d1～第四二极管d4。
具体实施方式
24.下面结合附图具体阐明本实用新型的实施方式，实施例的给出仅仅是为了说明目的，并不能理解为对本实用新型的限定，包括附图仅供参考和说明使用，不构成对本实用新型专利保护范围的限制，因为在不脱离本实用新型精神和范围基础上，可以对本实用新型进行许多改变。
25.本实用新型实施例提供的一种基于负极控制的充电检测电路，如图1所示，在本实施例中，包括光伏板和充电接口，光伏板的正极端pv+与充电接口的正极bat+连接；还包括开关电路1、电压检测电路2、控制电路3、接口检测电路4和主控模块，电压检测电路2与充电接口，其反馈端与主控模块连接；开关电路1串联在光伏板的负极端pv-和充电接口的负极bat-之间，其信号端与光伏板的正极端pv+、控制电路3连接；控制电路3与光伏板的正极端pv+、接口检测电路4连接；接口检测电路4与主控模块连接；
26.当充电设备完成充电后，电压检测电路2将充电设备的当前电压反馈到主控模块；主控模块驱动控制电路3导通短路开关电路1，断开电源输出，并驱动接口检测电路4检测光伏板的输出状态并反馈到主控模块。
27.在本实施例中，开关电路1包括第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第一二极管d1和第一开关管q1，当第一开关管q1为n沟道mos管时：
28.第一开关管q1的栅极通过第二电阻r2、第一电阻r1与正极端pv+连接，漏极与充电接口的负极bat-连接，源极与负极端pv-连接；第三电阻r3一端与第一开关管q1的栅极，另一端与负极端pv-连接；第一二极管d1与第三电阻r3并联。
29.本实施例采用nmos管作为主回路大电流开关，具有内阻小、压降低的特点。且nmos管放置在负端，降低了驱动开关控制难度。
30.在本实施例中，控制电路3包括第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、光耦合器u1和第二开关管q2，当第二开关管q2为n沟道mos管时：
31.第二开关管q2的栅极通过第五电阻r5与主控模块连接、通过第六电阻r6与充电接口的负极bat-连接，源极与充电接口的负极bat-、接口检测电路4连接，漏极与光耦合器u1的2脚连接；光耦合器u1的1脚与正极端pv+连接，3脚与负极端pv-、接口检测电路4连接，4脚接入第一电阻r1、第二电阻r2之间。
32.本实施例设计与第一开关管q1共电源端的光耦合器u1，在检测到充电设备完成充电时，驱动第二开关管q2，进而导通光耦合器u1，从而短路第一开关管q1的栅极，以关断第一开关管q1关闭充电。
33.在本实施例中，接口检测电路4包括第七电阻r7、第八电阻r8、第二二极管d2、第三二极管d3，第七电阻r7的一端与主控模块的电源端连接，另一端与主控模块的检测端、第八电阻r8的一端和第二二极管d2的负极连接；第二二极管d2的正极与控制电路3连接；第三二极管d3的正极与第八电阻r8的另一端连接，负极与控制电路3连接。
34.本实施例根据分压检测原理，将第八电阻r8通过第三二极管d3接入控制电路3(即光耦合器u1的3脚)，在充电设备充满电后，通过接入光耦合器u1的3脚，此时第三二极管d3被拉入负压，通过分析从检测端获取到的检测电压，即可判断电路的充电状态(即是否处于充电设备充满电但光伏板还在输出的状态)，从而执行光伏板输出断开控制等操作，电路简单、高效，成本低廉。
35.在本实施例中，电压检测电路2包括第九电阻r9、第十电阻r10、第十一电阻r11和第一电容c1，第九电阻r9的一端接入光伏板的正极端pv+与充电接口的正极bat+之间，另一端通过第十电阻r10与充电接口的负极bat-连接；第十一电阻r11的一端接入第九电阻r9与第十电阻r10之间，另一端与主控模块连接、还通过第一电容c1接地。
36.在本实施例中，本实用新型还包括防反接电路5，防反接电路5包括第十二电阻r12、第十三电阻r13、第四二极管d4和第三开关管q3，当第三开关管q3为n沟道mos管时：
37.第十二电阻r12的一端与光伏板的正极端pv+连接，另一端与第三开关管q3的栅极连接；第四二极管d4的负极与第三开关管q3的栅极连接，正极与第三开关管q3的源极连接；第十三电阻r13和第四二极管d4并联；第三开关管q3的漏极与光伏板的负极端pv-连接。
38.在本实施例中，主控模块包括但不限于mcu。
39.在本实施例中，光耦合器u1为四脚光电耦合器。
40.本实施例的充电检测原理如下：
41.将充电设备接入充电接口(bat+，bat-)，如果电流从光伏板正常接入充电接口，正极端pv+输出电压到第三开关管q3的栅极，第三开关管q3漏极和源极导通，
42.同时，光伏板向主控模块供电，主控模块输出一个3.3v的电源到第七电阻r7，第三二极管d3被拉入负压，第二二极管d2通过充电接口的负极bat_导向负压，做为钳位使用，pv_check会在一个固定电压v1，不再下降。
43.此时，主控模块通过pv_check检测到固定电压v1(在本实施例电路中为负电压)时，判断光伏板与充电设备充电连接，进而通过ad采样端vpv采集充电信号判断是否满足充电条件(例如可检测到电压信号，则代表光伏板向充电设备输出电源，即满足充电条件)，则通过pwm-pv端输出一个低电平，使得光耦合器u1不导通，q1导通，光伏板向充电设备正常供电。
44.同时，主控模块通过ad采样端vpv和第十电阻r10采集到充电电压的分压，当主控模块检测到充电电压到达预设阈值(预设阈值为锂电池充满后第十电阻r10上的分压，或者vpv上的保护点电压)时，即达到充电设备(例如锂电池)充满后第十电阻r10上的分压或者vpv上的保护点电压时，主控模块从pwm-pv输出高电平，控制第二开关管q2导通、光电耦合器u1导通，拉低第一开关管q1的栅极电位，第一开关管q1关断，断开充电输出。
45.反之，当第一开关管q1关断，电流从光伏板流入光耦，则第三二极管d3也不会被拉入负压，第二二极管d2反向截至，此时主控模块通过pv_check检测到固定电压v2为正，则判断光伏板与充电设备充电连接没有接通，不会进行后续的充电。
46.上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种基于负极控制的充电检测电路，包括光伏板和充电接口，其特征在于：所述光伏板的正极端与所述充电接口的正极连接；还包括开关电路、电压检测电路、控制电路、接口检测电路和主控模块，所述电压检测电路与所述充电接口，其反馈端与所述主控模块连接；所述开关电路串联在所述光伏板的负极端和所述充电接口的负极之间，其信号端与所述光伏板的正极端、控制电路连接；所述控制电路与所述光伏板的正极端、所述接口检测电路连接；所述接口检测电路与所述主控模块连接；当充电设备完成充电后，电压检测电路将所述充电设备的当前电压反馈到主控模块；所述主控模块驱动所述控制电路导通短路所述开关电路，断开电源输出，并驱动所述接口检测电路检测光伏板的输出状态并反馈到主控模块。2.如权利要求1所述的一种基于负极控制的充电检测电路，其特征在于：所述开关电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一二极管和第一开关管，当所述第一开关管为n沟道mos管时：所述第一开关管的栅极通过所述第二电阻、第一电阻与正极端连接，漏极与充电接口的负极连接，源极与负极端连接；所述第三电阻一端与所述第一开关管的栅极，另一端与负极端连接；所述第一二极管与所述第三电阻并联。3.如权利要求2所述的一种基于负极控制的充电检测电路，其特征在于：所述控制电路包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、光耦合器和第二开关管，当所述第二开关管为n沟道mos管时：所述第二开关管的栅极通过所述第五电阻与所述主控模块连接、通过所述第六电阻与充电接口的负极连接，源极与充电接口的负极、所述接口检测电路连接，漏极与所述光耦合器的2脚连接；所述光耦合器的1脚与正极端连接，3脚与负极端、所述接口检测电路连接，4脚接入所述第一电阻、第二电阻之间。4.如权利要求3所述的一种基于负极控制的充电检测电路，其特征在于：所述接口检测电路包括第七电阻、第八电阻、第二二极管、第三二极管，所述第七电阻的一端与所述主控模块的电源端连接，另一端与所述主控模块的检测端、所述第八电阻的一端和所述第二二极管的负极连接；所述第二二极管的正极与所述控制电路连接；所述第三二极管的正极与所述第八电阻的另一端连接，负极与所述控制电路连接。5.如权利要求4所述的一种基于负极控制的充电检测电路，其特征在于：所述电压检测电路包括第九电阻、第十电阻、第十一电阻和第一电容，所述第九电阻的一端接入所述光伏板的正极端与所述充电接口的正极之间，另一端通过所述第十电阻与所述充电接口的负极连接；所述第十一电阻的一端接入所述第九电阻与所述第十电阻之间，另一端与所述主控模块连接、还通过所述第一电容接地。6.如权利要求1所述的一种基于负极控制的充电检测电路，其特征在于：还包括防反接电路，所述防反接电路包括第十二电阻、第十三电阻、第四二极管和第三开关管，当所述第三开关管为n沟道mos管时：所述第十二电阻的一端与所述光伏板的正极端连接，另一端与所述第三开关管的栅极连接；所述第四二极管的负极与所述第三开关管的栅极连接，正极与所述第三开关管的源极连接；所述第十三电阻和所述第四二极管并联；所述第三开关管的漏极与所述光伏板的负极端连接。
7.如权利要求1所述的一种基于负极控制的充电检测电路，其特征在于：所述主控模块包括mcu。8.如权利要求3所述的一种基于负极控制的充电检测电路，其特征在于：所述光耦合器为四脚光电耦合器。

技术总结

本实用新型涉及光伏充电技术领域，提供一种基于负极控制的充电检测电路，采用NMOS管作为主回路大电流开关，具有内阻小、压降低的特点。且NMOS管放置在负端，降低了驱动开关控制难度；根据分压检测原理，将第八电阻通过第三二极管接入控制电路(即光耦合器的3脚)，在充电设备充满电后，通过接入光耦合器的3脚，此时第三二极管被拉入负压，通过分析从检测端获取到的检测电压，即可判断电路的充电状态(即是否处于充电设备充满电但光伏板还在输出的状态)，从而执行光伏板输出断开控制等操作，电路简单、高效，成本低廉。成本低廉。成本低廉。